光合成反応中心タンパク質複合体内電子伝達機構の解明、及び光合成の起源の探索

阐明光合反应中心蛋白复合物内的电子传递机制并探索光合作用的起源

基本信息

批准号：
09J08983
负责人：
近藤徹
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

我々はヘリオバクテリアのRC(以下HbRC)を用いて時間分解電子スピン共鳴(TR-ESR)測定を行い、光誘起された還元型キノン分子(A_1^-)と酸化型電子供与体クロロフィル2量体P800(P+)のラジカル対(P^+A_1^-)由来のスピン分極(ESP)信号の検出に成功した。その信号形は他のRCのP^+A_1^-信号の形とは大きく異なっていた。ESP信号は、ラジカル間の距離、分子配向、電子移動速度、などを反映するので、スペクトルのシミュレーションから各パラメータを推定した。さらに詳細な構造情報を得るために配向膜標品で、外部磁場と膜面との角度を変化させながらP^+A_1^-信号を検出し角度依存性を解析した。PSIRCの結晶構造と電子担体間の相対配置を比較対照としてこの信号を検討した。この結果A_1の分子配向がPSIRCと異なることが推定された。アミノ酸配列の比較から、HbRCはPSIRCよりもAl結合サイトが親水的でありキノン分子が弱く結合していると推測される。P^+A_1^-ラジカル対の電荷再結合速度の温度依存性もPSIRCと異なっており、A_1を介した電子移動反応がPSIRCと異なると考えられる。PSIRCではキノン分子A_1に続いて4Fe4SクラスターF_x、F_A、F_Bが電子受容体として機能している。HbRCでも過去に4Fe4SクラスターのESR信号が報告され性質の理解が進められているが、その同定もできていない。我々はヘリオバクテリアの配向膜標品を用いて4Fe4Sクラスターの膜内配向を調べ、PSIRC内4Fe4Sクラスターの結果と比較した。F_Bと帰属されていた4Fe4Sクラスターの配向はPSIRC-F_Aに近かった。酸化還元特性もPSIRC-F_Aに似ており、F_A結合サイトのクラスターである可能性が高い。また光誘起されるS=1/2型ESR信号の配向がPSIRC-Fxの配向と近く、F_xに帰属された。現在これらの結果を論文2編にまとめ投稿準備中である。

我们使用Heliobacter RC（以下简称HbRC）进行了时间分辨电子自旋共振（TR-ESR）测量，发现光诱导的还原醌分子（A_1^-）和氧化的电子供体叶绿素二聚体成功。检测源自 P800 (P+) 自由基对 (P^+A_1^-) 的自旋极化 (ESP) 信号。该信号形状与其他 RC 的 P^+A_1^- 信号形状非常不同。由于ESP信号反映了自由基之间的距离、分子取向、电子转移速率等，因此每个参数都是通过光谱模拟来估计的。为了获得更详细的结构信息，我们使用定向薄膜样本在改变外部磁场与薄膜表面之间的角度的同时检测了P^+A_1^-信号，并分析了角度依赖性。通过比较和对比 PSIRC 的晶体结构以及电子载流子之间的相对排列来检查该信号。结果，估计A_1的分子取向与PSIRC的分子取向不同。从氨基酸序列的比较可以推断，HbRC的A1结合位点比PSIRC的A1结合位点更亲水，并且醌分子的结合更弱。 P^+A_1^-自由基对的电荷复合率的温度依赖性也与PSIRC不同，并且认为由A_1介导的电子转移反应与PSIRC不同。在PSIRC中，继醌分子A_1之后，4Fe4S簇F_x、F_A和F_B充当电子受体。在HbRC中，过去曾报道过4Fe4S簇的ESR信号，并且正在努力了解它们的性质，但尚未实现它们的识别。我们使用 Heliobacteria 的定向膜制剂研究了 4Fe4S 簇的膜内定向，并将结果与 PSIRC 中 4Fe4S 簇的结果进行了比较。分配给 F_B 的 4Fe4S 簇的方向与 PSIRC-F_A 接近。氧化还原性质也与PSIRC-F_A相似，它很可能是F_A结合位点簇。此外，光诱导的S=1/2型ESR信号的取向与PSIRC-Fx的取向接近，并且被指定为F_x。我们目前正在将这些结果汇编成两篇论文并准备提交。